Det växande problemet med rymdavfall i LEO (Low-Earth Orbit) får mer och mer uppmärksamhet. Med tusentals satelliter i omloppsbana och tusentals fler på väg verkar vår aptit för satelliter gränslös. Men varje satellit har en hållbarhetstid. Vad gör vi med dem när de har överlevt sin användbarhet och utvecklas till enkla, besvärliga rymdskräp?
Enbart under de kommande fem åren förväntas vi lansera upp till 2600 fler nanosatelliter och kuber. Det finns redan nästan 5 000 satelliter som kretsar runt Jorden, och många av dem är icke-fungerande rymdskräp nu och täpper upp banor för nyare satelliter. Faktum är att enligt FN: s kontor för yttre rymden (UNOOSA) lanserade vi totalt 382 objekt i rymden 2018 ensam, ett ohållbart antal.
Det finns ingen brist på potentiella lösningar på detta problem. Vissa exotiskt klingande lösningar involverar harpuner, nät, magneter, även lasrar. Nu har NASA Purdue University-relaterade uppstart Vestigo Aerospace-pengar för en sex månaders studie som tittar på att använda dragseglar för att de-bana rymdskräp, inklusive satelliter, använda raketförstärkare och annat skräp, säkert.
Vestigo Aerospace startades av David Spencer, docent vid Purdue's College of Engineering. "Genom den sexmånadersstudien kommer vi att främja dragsexteknologi för deorbit av små satelliter och lansera fordonssteg," sade Spencer i ett pressmeddelande. "Säker bortskaffande av rymdföremål när uppdraget är slutfört är nödvändigt för att bevara nyttan av banor med högt värde."
Dra seglar är lite annorlunda än andra metoder. Medan harpunerna, lasrarna och näten som föreslås av olika byråer är avsedda att hantera det rymdskräp som redan har samlats, är dragseglar utformade för att byggas in i en satellit och distribueras i slutet av deras livslängd.
"Vestigo Aerospace utvecklar en produktlinje med segel för att möta behovet av deorbitförmåga som ett alternativ till konventionella framdrivningssystem," säger Spencer, som arbetade i 17 år på Jet Propulsion Laboratory innan han gick till Purdue-fakulteten. "Teamet kommer också att undersöka användningen av drag segel för riktade återinträde av rymdföremål, för att minska osäkerheten i atmosfäriska reentry korridorer och skräp påverkan zoner."
Seglen skulle distribueras i slutet av en satellits liv. När de var utplacerade skulle de minska objektets hastighet och sedan hjälpa det att deorbitera på ett säkert sätt. För närvarande deorbiterar satelliter mer eller mindre på sina egna villkor, och det är svårt att beräkna var de kan slå på Jorden, om de är för stora för att bränna upp vid återinträde.
En viktig designfunktion i Vestigo Aerospaces system är skalbarhet. I ett e-postutbyte med Space Magazine sade David Spencer, “... vi utformar systemet för att vara skalbart, så att det kan användas för att deorbitera värdssatelliter som sträcker sig från 1 kg CubeSats till 450 kg småsatser, eller 1 000 kg övre etapper för fordon ”.
Deras system ger också det som kallas "passiv aerodynamisk stabilitet." Enligt Spencer, "Detta gör att systemet naturligt kan trimma till maximal dragorientering."
Vestigo Aerospace är inte de första att undersöka och utveckla drag segel. CanX-7 (Canadian Advanced Nanospace eXperiment-7) var ett demonstrationsuppdrag 2017 som tittade på deorbitering av nanosatelliter med drag segel. Den riktade sig främst till kubatsatser, där den skulle fästas på utsidan för att inte störa elektroniken.
CanX-7 använde fyra segel för att deorbitera sina 3,5 kg (7,7 pund) massa. På bara en vecka efter utplaceringen lyckades det att förändra banans förfallsrate betydligt. Så småningom stabiliserade det sig med alla fyra seglen på baksidan av satelliten, vilket ökade banans förfall ännu mer.
Riktlinjer har funnits sedan 2007, som säger att livslängden för en nanosatellit inte bör överstiga 25 år. Dessa riktlinjer kommer från IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). Även om det kan vara upp till de mer exotiska metoderna att hantera ackumulerade skräp i omloppsbana, erbjuder dragseglar en prisvärd och potentiellt lätt att utveckla metod för att säkerställa att framtida satelliter inte överlever deras användbarhet.
Källor:
- Pressmeddelande: Rengöring av det kosmiska området
- Pressmeddelande: Efter bara en vecka är CanX-7-program Drag segel effektiva vid deorbiterande satellit
- Space Magazine: British Satellite Tests sin Space Junk Harpoon
